Gli scienziati cinesi Xianmin Jin e i suoi colleghi della Shanghai Jiao Tong University hanno fabbricato con successo il chip quantistico di più grande scala e dimostrato le prime passeggiate quantistiche bidimensionali di singoli fotoni nello spazio spaziale reale, che potrebbe fornire una potente piattaforma per potenziare il calcolo quantistico analogico per la supremazia quantistica.

Dall'inizio dello scorso anno, IBM, Google, Intel e rivali hanno gareggiato per stabilire nuovi record sul numero di qubit raggiunto nello sviluppo di computer quantistici. Però, i computer quantistici universali sono tutt'altro che fattibili fino a quando non sarà possibile realizzare la correzione degli errori e le connessioni complete tra il numero crescente di qubit. In contrasto, computer quantistici analogici, o simulatori quantistici, può essere costruito in modo semplice per risolvere problemi pratici direttamente senza correzione di errori, e potenzialmente battere la potenza di calcolo dei computer classici nel prossimo futuro.

Come approccio potente e diretto all'informatica quantistica analogica, la passeggiata quantistica in un array bidimensionale mappa alcuni compiti di calcolo nella matrice di accoppiamento dei percorsi quantistici, e fornisce soluzioni efficienti anche a problemi classicamente intrattabili. Importanti vantaggi quantistici sono ottenibili fintanto che la scala dei sistemi quantistici supera un livello considerevolmente grande. Xianmin Jin e altri sono ora in grado di fabbricare un chip fotonico tridimensionale con una scala fino a 49×49 nodi utilizzando una tecnica chiamata scrittura diretta a femtosecondi. È il chip di più grande scala riportato finora che consente la realizzazione di questa passeggiata quantistica bidimensionale nello spazio spaziale reale, e consente ai ricercatori di esplorare molti nuovi compiti di calcolo quantistico.

Questo lavoro dimostra che la dimensione e la scala del sistema quantistico possono essere impiegate come nuove risorse per aumentare la potenza di calcolo quantistico. Negli ultimi due decenni, aumentare il numero di fotoni ha rappresentato una sfida, con conseguente generazione probabilistica di singoli fotoni e perdita moltiplicativa. Questo ingegnoso metodo alternativo per aumentare la dimensione fisica esterna e la complessità del sistema di evoluzione quantistica può accelerare il futuro calcolo quantistico analogico.